ESS(环境应力筛选)概述
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定前言本标准规定电子通讯产品环境应力筛选的要求,包括环境应力条件,暴露持续时间,试验,试验设备的工作要求和针对缺陷要采取的措施,以及试验文件的编写要求。
1 范围本标准适用于DXC公司电子组件（PCB板），模块，分机组合及小型设备的环境应力筛选（ESS）。
2. 引用标准GJB 450 装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB 1032 电子产品环境应力筛选方法GJB 451 可靠性、维修性术语3.名词术语3．1 环境应力筛选在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
3．2 环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。
3．3 筛选度（screening strength,简称SS）某种筛选方法能将针对性的缺陷激发出来的概率。
4.环境应力筛选（ESS）的目的与手段4．1 ESS目的环境应力筛选作为一种工艺流程，是针对产品早期失效中出现的故障模式而进行的，它的目的在于检测和剔除元器件漏检、漏筛的缺陷和生产工序中引入的潜在缺陷，因此说ESS 是一种工艺手段，ESS所揭示的缺陷不能完全用来说明设计的不足。
4．2 ESS手段环境应力筛选为了在短时间内析出最多的缺陷，通常采用加速环境应力来激发故障。
ESS 手段包括高温老化、温度循环、温冲、扫频正弦振动、随机振动及综合手段（温度循环加随机振动），各种筛选手段效果见图1。
为有效达到ESS目的，我们选用了快速温变的温度循环和随机振动，因为这两种手段可剔除大部分可暴露缺陷。
5一般要求5.1 环境应力筛选对象研制开发阶段和批生产的产品（除特殊指明不做外）均要全部进行环境应力筛选。
在电子设备的开发、制造过程中，会引入新的缺陷。
在设计阶段，主要是由于设计临界产生潜在缺陷，在采购的原材料与器件中也不可避免地存在漏检、漏筛的隐患，制造过程中则可能因工艺上超出应力范围或临界而引入缺陷，在测试和可靠性试验中则有可能漏检、重复检验或缺陷不明显使缺陷未能查出，也有不适当的测试损坏器件、产品的情况存在。
环境应力筛选试验(ESS)
综合环境试验中，产品需要在模拟的复杂环境条件下进行测试，以检测其对各种环境因素的适应性和性能稳定性。 这种试验可以更真实地模拟产品在实际使用中可能遇到的各种环境条件，从而更准确地评估产品的可靠性和性能。
03
ESS试验步骤
试验前准备
确定试验目的
明确ESS试验的目标，是为了筛选出性 能稳定的电子产品，还是为了评估产品
详细描述
湿度试验通常在一定的湿度条件下进行，以检测产品对潮湿 环境的适应性和性能稳定性。该试验可以检测出因湿度引起 的腐蚀、电路短路、机械结构卡滞等问题，从而排除潜在的 故障和缺陷。
综合环境试验
总结词
综合环境试验是一种结合了多种环境因素（如温度、湿度、压力等）的应力筛选试验，用于全面评估产品的适应 性和可靠性。
的可靠性。
设计试验方案
根据试验目的和样品特性，设计合适 的ESS试验方案，包括试验条件、试
验步骤、试验周期等。
选择试验样品
根据试验目的，选择具有代表性的试 验样品，确保样品的数量和品质满足 要求。
准备试验设备
根据试验方案，准备相应的试验设备 和测试工具，确保设备精度和可靠性。
施加环境应力
温度应力
湿度应力
试验的可重复性与再现性
试验条件控制
为了确保试验的可重复性和再现 性，需要对试验条件进行严格控 制，包括温度、湿度、气压等环 境因素。
标准化操作流程
制定标准化的操作流程，确保试 验过程中的每一步都符合规范要 求，减少人为误差。
第三方验证
邀请第三方机构对试验结果进行 验证，以确保试验结果的准确性 和可靠性。
振动应力
通过控制温度变化，模拟产 品在不同温度下的工作状态， 检查产品的耐温性能和稳定 性。
板卡级产品环境应力筛选(ESS)技术
板卡级产品环境应力筛选（ESS）技术汪卫华环境应力筛选技术（ESS）经过一段时间的发展，现在已经成为很多生产厂家剔除产品早期失效的一种非常有效的工具。
据统计，针对电子行业的产品，温度循环应力被认为是对产品筛选最有效的单一应力，这里所说的温度循环应力除了温度的上下限之外，温度变化速率对筛选起到最关键的作用。
通常，大部分厂家将环境应力筛选放在整机组装完成后进行，然后对筛选后的产品进行功能测试，功能正常的产品就直接投放市场。
这种做法确实能够起到筛选的作用，提高产品的使用可靠性。
因此市场上就出现了许多种品牌的环境筛选试验箱来充分满足用户对整机产品进行筛选的需求。
通过研究，以上各种品牌的筛选试验箱的内部结构不外乎以下几种，参考图2~图4。
其实有很多因素影响筛选效果，应力筛选程序非常重要，其中包括：温度的上下限（T U、T L）、温度变化速率（R1、R2）以及试验时间，如图1所示。
其实除了应力筛选程序非常重要外，还有一些因素也非常重要，我们通常讲温度变化速率为15度/分钟的试验箱是指该试验箱内出风口的温度变化速率为15度/分钟，产品上的温度变化速率到底有多少才是用户最为关心的，怎样才能使产品上的温度变化速率与试验箱内出风口的温度变化速率一致呢？我们从以下的图a和图b上不难找到答案。
T UT L图1 ESS程序从图a和图b可以很清楚看到，风速和风量在环境应力筛选中对筛选效果的影响非常大。
是不是解决了上述因素的试验箱就能够达到非常好的筛选效果呢？其实不然。
我们再仔细看看图2~图4所示试验箱的结构，作为生产型企业，一般生产量很大，而产品的筛选要求是100%的筛选，那用户必然希望能够充分利用试验箱的内部空间（产品试验区），我们试想想，当我们将图2~图4所示试验箱的产品试验区塞得满满的，产品的筛选效果会好吗？空气在试验箱内部怎么可以流通呢？所以IEC的标准规定，拿这种筛选试验箱做筛选试验时，被测产品的总体积不得超过试验箱内部容积的35%。
电子产品的环境应力筛选
为 潜 在 缺 陷 。 如 果 在 交 付 前 不 剔 除
这 些 潜 在 的 缺 陷 ， 最 终 将 在 使 用 期 间 以早 期 故 障 的 模 式 暴 露 出来 。 对 于 有 可 靠 性 指 标 要 求 的 电 子
产品，可靠性筛选 具有重要意义 ，
大 量 、 长 期 的 筛 选 经 验 证 明 ， ＥＳＳ 是 提 高 电 子 产 品 使 用 可 靠 性 的 一 种 行 之 有 效 的 方 法 ， 它 作 为 一 种 剔 除 潜 在 缺 陷 的 手 段 ， 已 被 广 泛 地 应 用 于 电 子 产 品 的 研 制 、 生 产 和 使 用 的
：
：
ｔ ｈｅ ｃｈｏ ｃ ａｎ ａｐｐｌ ａｔ ｉ ｅ ｄ ｉ ￣ｎ ｈｅ ｃ ｏｆｔ ｅｘｐ ｉ ｅｎｔ ｉ ｅｒｍ ａｔ ｏｎ ｍｅｔ ｈｏｄ ｆ ｏｒｅｎｖｉｏｎｍ ｅｎ ａＩ ｔ ｅｓ ｓ ｅｅｎｉ ｇ． ｒ ｔ ｒ ｓ ｃｒ ｓ ｎ Ｋ ｅｙ ｏｒ ｗ ｄｓ： Ｅｎｖｉ ｒ ｏｎｍｅｎｔ ｔ ｅ ｒ ａｌｓ ｒ ｓｓ ｓｃ ｅｅｎｉ ｇ： ｎ Ｌａｔ ｕｇ ： ｅｎｔｂ Ｒｅｌ ｉ ｌｙ ａｂｉｉ ｔ
Ｅ Ｓ是 一 种 工 艺 手 段 １ Ｓ 。 ＥＳＳ 果 主 要 取 决 于 施 加 的 环 效
３ ３ 非 通 用性 。
由 于 不 同 用 途 、 不 同 结 构 的 电
中 ， 会 因 种 种 原 因 而 引 入 各 种 缺
陷 ， 例 如 ： 用 了 有 缺 陷 使 的 元 器 件 、零 部 件 、外 包 件 ，
最 多 可 筛 选 的 缺 陷 。 其 目 的 是 找
出 电 子 产 品 的 薄 弱 部 分 ， 但 不 损 坏
力 ，使 电 子 产 品 的 潜 在 缺 陷 加 速 发
环境应力筛选试验(ESS)
湿度试验
通过模拟产品在不同湿度条件下的表现，检 测产品的防潮、防霉等性能。
振动试验
通过模拟产品在不同振动条件下的表现，检 测产品的抗震、抗冲击等性能。
02
ESS试验的步骤
试验前准备
确定试验目的
明确ESS试验的目标，是为了筛选出性 能稳定的电子产品，还是为了评估产品
的可靠性。
制定试验计划
根据产品特性和试验要求，制定详细 的试验计划，包括试验条件、试验周
试验方法的改进
不断改进和优化ESS试验方法，以提高试验 的可靠性和可重复性，为产品的质量控制提 供更准确的数据支持。
应用拓展
新领域的应用
随着ESS试验技术的发展，其应用领 域将不断拓展，包括新材料、新能源、 生物医学等领域，为新产品的研发和 质量控制提供有力支持。
复杂环境模拟
多应力联合作用
研究多应力联合作用对产品性能的影 响，为产品的优化设计提供依据。
期、样品数量等。
选择试验设备
根据试验目的和试验要求，选择适合 的环境应力筛选设备，如温度循环设 备、湿度试验箱等。
准备样品
按照试验计划准备足够数量的待测样 品，确保样品状态良好，符合试验要 求。
施加环境应力
温度应力施加 湿度应力施加 压力应力施加 振动应力施加
根据试验计划，将样品暴露在高温和低温环境下，模拟产品在 实际使用中可能遇到的高温和低温条件。
电子产品
电子产品在生产过程中会受到各种环境因素的影响，如温度、湿度、振动等，这些因素可能导致产品 性能不稳定或出现故障。通过环境应力筛选试验，可以检测电子产品在各种环境条件下的性能表现， 确保产品的可靠性和稳定性。
环境应力筛选试验在电子产品领域的应用非常广泛，包括手机、电脑、电视、音响等各类电子产品的 生产和研发阶段。通过试验，可以发现并解决潜在的设计和生产问题，提高产品的质量和用户体验。
环境应力筛选试验
环境应力筛选试验环境应力筛选试验是指在特定的环境条件下对产品进行性能测试，以模拟实际使用情况下的环境变化，检测产品在极端环境条件下的可靠性和稳定性。
环境应力筛选试验广泛应用于航空航天、汽车、电子电器、医疗器械、通讯等各个领域。
环境应力筛选试验中主要包括温度循环试验、高温寿命试验、低温试验、高低温交变试验、湿热试验等。
其中，温度循环试验是最常用的一种试验，该试验通过快速循环变化的温度来考察产品在温度变化剧烈的情况下是否有良好的性能。
高温寿命试验通常采用恒温高温环境下长时间运行进行测试，以检测产品在高温环境下的使用寿命。
低温试验通常通过将产品置于低温环境下进行高低温循环测试，以检测产品在低温环境下的性能。
高低温交变试验是将产品在高低两种温度环境下交替进行测试，以检测产品在高温和低温交替使用情况下的稳定性。
湿热试验是将产品放置于高温高湿度的环境下进行测试，以考察产品在潮湿环境下的性能。
环境应力筛选试验的目的主要是保证产品在设计规格内能够稳定可靠地工作，提高产品的质量和可靠性，以满足客户的需求。
同时，环境应力筛选试验还可以帮助制造商在产品设计和生产过程中发现可能存在的问题，并及时采取措施进行改进。
此外，环境应力筛选试验还可以提供有效的技术支持，以帮助制造商开发更高质量的产品，提高企业核心竞争力和市场占有率。
在实际操作中，环境应力筛选试验需要严格控制试验环境，确保试验结果的准确性和可重复性。
试验前需要做好试验方案的制定和实施，选择合适的试验设备以及适当的试验参数，合理安排试验时间和人员，以充分保证试验的顺利进行和结果的准确可靠。
同时，需要对试验中出现的或可能出现的异常情况进行分析和处理，确保试验数据的准确性和可信度。
总之，环境应力筛选试验是确保产品性能和质量的关键步骤，具有广泛的应用前景。
制造商必须认真对待环境应力筛选试验的结果，并及时采取措施进行改进，以提高产品的质量和可靠性，促进行业的健康发展。
环境应力筛选试验(ESS)
综合应力筛选效果
Product Failure Domain 产品缺陷范围
Vibration
Thermal-Cycling
Burn-in
Power cycling, Electromigration电迁移
ESS的主要方法
ESS应该贯穿于产品的整个寿命阶段。
传统的ESS方法： Burn-in带电加温，或者称之为老化试验，让产品 在一定的应力条件下工作一段时间 Temperature Cycling温度循环 Vibration振动 Shock冲击
ESS的意义
Find
Defects Technical Benefits Quality and Reliability Benefits Financial Bene寿命周期的
1/15，所以做完HASS试验后，产品可放心出 货；HASS也同样是找到问题，，找到正确 处理方式，更改设计； HASS应用于产品制程阶段； HASS的主要内容：
振动与温度变换的综合循环（每个过程2-5小时）
POS试验
POS试验主要应用于产品设计开发阶段
在HALT时单点温度一般停留15分钟，单点振
动一般停留10分钟；
HASS试验
HASS是为消除生产过程中的产品的缺陷的一种筛 选过程。要求100%的产品参加筛选； HASS不采用应力步进施加的方法，而是选用比使 用中高得多的恒定的环境应力和电应力，在短时间 内激发出产品的可能的缺陷； HASS是发现产品生产过程中的工艺故障，HASS的 温度取值一般是HALT临界点的80%，振动和温变 取值一般是HALT临界点的50%；
当前方法：
HALT (High Accelerate Life Test)高加速寿命试
电子电气产品ESS测试规范V2.0
电子电气产品ESS测试规范目录一.目的...................................................................................................................... 错误!未定义书签。
二.概述...................................................................................................................... 错误!未定义书签。
三.适用范围 .............................................................................................................. 错误!未定义书签。
1.新产品 .............................................................................................................. 错误!未定义书签。
2.变更产品 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。
3.量产产品 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。
四.引用标准和规范 .................................................................................................. 错误!未定义书签。
电子电气产品ESS测试规范
电子电气产品ESS测试规范目录一.目的.......................................................... 错误!未定义书签。
二.概述.......................................................... 错误!未定义书签。
三.适用范围...................................................... 错误!未定义书签。
1.新产品...................................................... 错误!未定义书签。
2.变更产品.................................................... 错误!未定义书签。
3.量产产品.................................................... 错误!未定义书签。
四.引用标准和规范................................................ 错误!未定义书签。
五.定义.......................................................... 错误!未定义书签。
.............................................................. 错误!未定义书签。
.............................................................. 错误!未定义书签。
3.可靠度...................................................... 错误!未定义书签。
4.置信度...................................................... 错误!未定义书签。
ESS概述
ESS概述环境应力筛选（ESS）是一种用于检测和筛选产品的可靠性和耐久性的测试方法。
它主要用于评估和模拟产品在不同环境条件下的性能和可靠性，以确定产品在实际应用中能否经受住这些应力并保持正常运行。
ESS测试是一种快速、高效的加速寿命测试方法，通过模拟产品在运输、储存、使用和维修过程中可能遇到的各种环境应力，以尽早发现并解决产品设计和制造过程中的问题，以提高产品的可靠性和耐久性，减少售后服务和维修成本，增强产品的市场竞争力。
ESS测试包括两个主要环节：环境应力测试和功能性能测试。
环境应力测试主要是对产品在不同环境条件下的运行状态和性能进行评估，包括温度、湿度、振动、冲击、电磁干扰等因素。
功能性能测试则是对产品的功能和性能进行全面测试，确保产品在各种应力下都能正常工作。
ESS测试方法包括可靠性筛选测试、可靠性示范测试和可靠性开发测试。
可靠性筛选测试主要用于筛选出不符合要求的产品，以提高产品的可靠性，减少不合格品的出现。
可靠性示范测试则是用于评估产品在实际应用环境中的可靠性和性能，并验证产品的设计和制造是否符合要求。
可靠性开发测试则是用于评估和改进产品的设计和制造过程，以提高产品的可靠性和耐久性。
ESS测试有许多优点和应用场景。
首先，它可以加速产品寿命测试，尽早发现和解决问题，提高产品的可靠性和耐久性。
其次，ESS测试可以降低产品的售后服务和维修成本，提高产品的市场竞争力。
此外，ESS测试还可以评估和改进产品的设计和制造过程，提高产品的质量和性能。
在电子、航空航天、汽车和医疗设备等行业中，ESS测试得到了广泛应用。
例如，在电子产品中，ESS测试可以模拟温度和湿度变化对电子元器件的影响，以测试产品的可靠性和性能。
在航空航天领域，ESS测试可以模拟飞机在各种环境条件下的振动和冲击，以评估飞机的结构和系统的可靠性和耐久性。
在汽车行业，ESS测试可以模拟汽车在不同道路条件下的振动和冲击，以评估汽车的可靠性和耐久性。
温度循环应力筛选
温度循环应力筛选应力筛选(Environmental Stress Screening，简称ESS)说明：应力筛选是产品在设计强度极限下，运用加速技巧外加环境应力，如：预烧(burn in)、温度循环(temperature cycling)、随机振动(random vibration)、开闭循环(power cycle)..等方法，透过加速应力来使潜存于产品的瑕疵浮现[潜在零件材料瑕疵、设计瑕疵、制程瑕疵、工艺瑕疵]，以及消除电子或机械类残留应力，还有消除多层电路板间的杂散电容，将澡盆曲线里面的早夭期阶段的产品事先剔除与修里，使产品透过适度的筛选，保存澡盆曲线的正常期与衰退期的产品，以避免该产品于使用过程中，受到环境应力的考验时而导致失效，造成不必要的损失，虽然使用ESS应力筛选会增加成本与时间，但是对于提高产品出货良率与降低返修次数，有显著的效果，对于总成本反而会降低，另外客户信任度也会有所提升，一般针对于电子零件的应力筛选方式有预烧、温度循环、高温、低温，PCB印刷电路板的应力筛选方式为温度循环，针对于电子成本的的应力筛选为：通电预烧、温度循环、随机振动，另外应力筛本身是一种制程阶段的过程，而不是一种试验，筛选是100％对产品进行的程序。
应力筛选适用产品阶段：研发阶段、批量生产阶段、出厂前(筛选试验可以在组件、器件、连接器等产品或整机系统中进行，根据要求不同可以有不同的筛选应力)应力筛选比较：a.恒定高温预烧(Burn in)的应力筛选，是目前电子IT产业常用析出电子元器件缺陷的方法，但是这种方式比较不适合用于筛选零件(PCB、IC、电阻、电容)，根据统计在美国使用温度循环对零件进行筛选的公司数要比使用恒定高温预烧对组件进行筛选的公司数多5倍。
b.GJB/DZ34表示温度循环和随机振动筛选出缺陷的比例，温度约占80%，振动约占20%各种产品中筛出缺陷的分情况c.美国曾对42家企业进行调查统计，随机振动应力可筛出15～25%的缺陷，而温度循环可筛选出75～85%，如果两者结合的话可达90%。
环境应力筛选 电气应力
环境应力筛选和电气应力筛选是两种常用的可靠性测试方法。
它们都是为了发现和排除产品中的缺陷，以提高产品的可靠性和稳定性。
环境应力筛选（Environmental Stress Screening，简称ESS）是一种通过对产品进行加速环境应力测试，发现和排除产品中的缺陷的方法。
它的主要目的是在产品设计强度范围内，利用环境应力（如高温老化、温度循环、随机振动等）来暴露潜存于产品中的缺陷。
ESS可以帮助工程师发现产品中的潜在材料缺陷、设计缺陷和制程缺陷，从而提高产品的可靠性和稳定性。
电气应力筛选（Electrical Stress Screening）是一种通过对产品进行电气应力测试，发现和排除产品中的缺陷的方法。
它的主要目的是在产品设计强度范围内，利用电气应力（如电压、电流、电弧等）来暴露潜存于产品中的缺陷。
电气应力筛选可以帮助工程师发现产品中的潜在电气缺陷，如短路、开路、漏电等，从而提高产品的可靠性和稳定性。
总的来说，环境应力筛选和电气应力筛选都是为了提高产品的可靠性和稳定性而进行的可靠性测试方法。
它们可以帮助工程师发现产品中的潜在缺陷，从而改进产品设计，提高产品的性能和质量。
TS-S100302002(环境应力筛选(ESS)规范V1.0)
TS-S100302002(环境应力筛选(ESS)规范V1.0) 艾默生网络能源有限公司可靠性规范规范编码：TS-S100302002 版本：V1.0 密级：秘密生效日期：页数：2 环境应力筛选规范（Environmental Stress Screen）拟制：___________________日期：__________ 审核：___________________日期：_________________________________________________________ 规范化审查：_________________日期：__________ 批准：___________________日期：__________更改信息登记表规范名称: 环境应力筛选规范（Environmental Stress Screen）规范编码:版本 V1.0 更改原因新拟制更改说明无更改人胡林忠更改时间 2002.1.16 名称环境应力筛选（Environmental Stress Screen）规范 V10 第 3 页，共 11 页目录1.目的2.适用范围3.引用/参考标准或资料4.定义5.规范内容5.1 环境应力筛选程序 5.2 快速温度循环筛选基本参数 5.3 温度循环特性分析5.3.1 诱发故障和筛选机理 5.3.2 温度上、下限极值选定准则 5.3.3 上、下限温度的持续时间确定准则 5.5.4 温度变化速率确定准则5.3.5 温度循环次数（或筛选时间）选择准则 5.3.6 设备状态（通断电和性能测试）确定准则 5.3.7 温度循环筛选度计算 5.3.8 温度箱内产品的安装名称环境应力筛选（Environmental Stress Screen）规范 V10 第 4 页，共 11 页 1.目的本文规定了快速温度循环环境应力筛选的基本程序和方法，以规范环境应力筛选工作。
2.适用范围本规范适用于二次电源模块以及其他产品的单板环境应力筛选。
温度循环应力筛选ESS
温度循环应力筛选应力筛选(Environmental Stress Screening，简称ESS)说明：应力筛选是产品在设计强度极限下，运用加速技巧外加环境应力，如：预烧(burn in)、温度循环(temperature cycling)、随机振动(random vibration)、开闭循环(power cycle)..等方法，透过加速应力来使潜存于产品的瑕疵浮现[潜在零件材料瑕疵、设计瑕疵、制程瑕疵、工艺瑕疵]，以及消除电子或机械类残留应力，还有消除多层电路板间的杂散电容，将澡盆曲线里面的早夭期阶段的产品事先剔除与修里，使产品透过适度的筛选，保存澡盆曲线的正常期与衰退期的产品，以避免该产品于使用过程中，受到环境应力的考验时而导致失效，造成不必要的损失，虽然使用ESS应力筛选会增加成本与时间，但是对于提高产品出货良率与降低返修次数，有显著的效果，对于总成本反而会降低，另外客户信任度也会有所提升，一般针对于电子零件的应力筛选方式有预烧、温度循环、高温、低温，PCB印刷电路板的应力筛选方式为温度循环，针对于电子成本的的应力筛选为：通电预烧、温度循环、随机振动，另外应力筛本身是一种制程阶段的过程，而不是一种试验，筛选是100％对产品进行的程序。
应力筛选适用产品阶段：研发阶段、批量生产阶段、出厂前(筛选试验可以在组件、器件、连接器等产品或整机系统中进行，根据要求不同可以有不同的筛选应力)应力筛选比较：a.恒定高温预烧(Burn in)的应力筛选，是目前电子IT产业常用析出电子元器件缺陷的方法，但是这种方式比较不适合用于筛选零件(PCB、IC、电阻、电容)，根据统计在美国使用温度循环对零件进行筛选的公司数要比使用恒定高温预烧对组件进行筛选的公司数多5倍。
b.GJB/DZ34表示温度循环和随机振动筛选出缺陷的比例，温度约占80%，振动约占20%各种产品中筛出缺陷的分情况c.美国曾对42家企业进行调查统计，随机振动应力可筛出15～25%的缺陷，而温度循环可筛选出75～85%，如果两者结合的话可达90%。
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定前言本标准规定电子通讯产品环境应力筛选的要求,包括环境应力条件,暴露持续时间,试验,试验设备的工作要求和针对缺陷要采取的措施,以及试验文件的编写要求。
1 范围本标准适用于DXC公司电子组件（PCB板），模块，分机组合及小型设备的环境应力筛选（ESS）。
2. 引用标准GJB 450 装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB 1032 电子产品环境应力筛选方法GJB 451 可靠性、维修性术语3.名词术语3．1 环境应力筛选在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
3．2 环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。
3．3 筛选度（screening strength,简称SS）某种筛选方法能将针对性的缺陷激发出来的概率。
4.环境应力筛选（ESS）的目的与手段4．1 ESS目的环境应力筛选作为一种工艺流程，是针对产品早期失效中出现的故障模式而进行的，它的目的在于检测和剔除元器件漏检、漏筛的缺陷和生产工序中引入的潜在缺陷，因此说ESS 是一种工艺手段，ESS所揭示的缺陷不能完全用来说明设计的不足。
4．2 ESS手段环境应力筛选为了在短时间内析出最多的缺陷，通常采用加速环境应力来激发故障。
ESS 手段包括高温老化、温度循环、温冲、扫频正弦振动、随机振动及综合手段（温度循环加随机振动），各种筛选手段效果见图1。
为有效达到ESS目的，我们选用了快速温变的温度循环和随机振动，因为这两种手段可剔除大部分可暴露缺陷。
5一般要求5.1 环境应力筛选对象研制开发阶段和批生产的产品（除特殊指明不做外）均要全部进行环境应力筛选。
在电子设备的开发、制造过程中，会引入新的缺陷。
在设计阶段，主要是由于设计临界产生潜在缺陷，在采购的原材料与器件中也不可避免地存在漏检、漏筛的隐患，制造过程中则可能因工艺上超出应力范围或临界而引入缺陷，在测试和可靠性试验中则有可能漏检、重复检验或缺陷不明显使缺陷未能查出，也有不适当的测试损坏器件、产品的情况存在。
环境应力筛选试验(ESS)
振动与温度变换的综合循环（每个过程2-5小时）
POS试验
❖ POS试验主要应用于产品设计开发阶段 ❖ POS试验的主要内容：
振动与温度变换的综合循环（10-30次振动筛选 和温度循环，即10-30次HALT试验）
ESS的发展趋势
❖ 大多数产品都会做筛选试验 ❖ Standardized标准换 ❖ Automated自动化 ❖ Multi-Stress ESS Stimuli多样应力筛选 ❖ 筛选的时间和费用将会大幅降低
HASS (High Accelerate Stress Screen)高加速应 力筛选
POS (Proof of Screen)适用临界条件筛选
❖ HALT、HASS与POS的目的是提高产品的可 靠性，而不是衡量产品的可靠性水平。
HALT试验
❖ HALT：HALT是产品设计和制造工艺设计过程中， 在加速测试环境下对产品施加所有可能达到的应力 以期找到设计和制造工艺中的薄弱环节 ；
❖ HALT试验主要包括：
单独逐渐增加振动强度
单独高低温运转
振动与温度变换的综合循环
❖ 在HALT时单点温度一般停留15分钟，单点振 动一般停留10分钟；
HASS试验
❖ HASS是为消除生产过程中的产品的缺陷的一种筛 选过程。要求100%的产品参加筛选；
❖ HASS不采用应力步进施加的方法，而是选用比使 用中高得多的恒定的环境应力和电应力，在短时间 内激发出产品的可能的缺陷；
环境应力筛选试验(ESS)
Agenda
❖ 什么是ESS ❖ ESS的主要方法 ❖ HALT、HASS与POS试验技术 ❖ ESS的发展趋势 ❖ ESS的意义
什么是ESS
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系统 -55~+70℃ -40~+65℃ -40~+50℃
表 6-2 硬品 电路板 单机
温度循环筛选温度变化率建议规格
最大
一般
最小
35℃/min
10℃/min
5℃/min
10℃/min
5℃/min
5℃/min
中国可靠性网
系统
10℃/min
5℃/min
根据美国环境科学学会在 1981 年及 1984 年所分别发表的环境应力筛选有 效性报告，在各种常用的筛选应力中，按其筛选效率加以比较，依次为温度循环、 随机振动、高温、电性应力、热冲击、定频正弦振动、低温、正弦扫描振动、复 合环境、机械冲击、湿度、加速度、高度，其中温度循环和随机振动的效率最佳， 如图 6-7 所示。就温度循环与随机振动所筛出的疵病加以比较，温度循环约占 77%~79%，随机振动则为 21%~23%。
事实上筛选(screening)是历史相当老的品管技术，广义的筛选应包括传 统的品管筛选、铸造件(金属、火工)的非破坏检验(non-destructive testing, NDT)(如 X 光、超音波等)、以及高压容器的耐压试验(proof pressure test)，所有这些方法 都是对试件施加「应力(stress)」，使利用普通检验方法无测得之潜存疵病提前暴 露出来，能够轻易的发现而将之剔除，达到管制质量的目的。 只是在今日广用电子设计的时代，所使用的应力以「环境应力(environmental stress)」的功效特别突出，在 1979 年以后在可靠度工作范围渐成一独立的领域。
环境应力筛选技术在国内虽然不算新鲜，但是一般电子工业厂商在引进及 应用环境应力筛选时，其进展不仅相当缓慢，甚至还多少遭遇到一些痛苦经验， 这种情形主要的原因在于对环境应力筛选的内涵不了解所造成的。 4.2 ESS 之基本原理
产品的失效率随生命周期时间而变化，一般的变化趋势呈浴缸形，称之为浴 缸曲线(bathtub curved，典型的产品浴缸曲线如图 1 所示。
一般产品若按设计蓝图选料和制造，理想中硬品的强度多为由正常群体 (main population)所构成的单峰分布，然而在实际制造时，由于材料、零组件的 质量不稳定，以及制造过程中技术人员素质不一、人为疏忽、或突发状况等因素 造成的工艺水平(workmanship)不良，而产生一些带有缺陷(flaw)的产品，在正常 群体中混合了一些早夭群体(infant population)或畸形群体(freak population)，使产 品的强度力分布呈双峰或多峰分布，如图 2 所示为典型的装备强度机率密度函 数曲线。环境应力筛选之目的即在筛除其中的早夭及畸形群体部份，而保留正常 群体。这些早夭及畸形群体在遭受正常的环境与使用应力即发生失效现象，无法 与正常群体一样正常使用，因此必须藉筛选应力的处理与各种检测方法的应用， 才能有效的将产品中的疵病发现市将之剔除。
一套完整的 ESS 计划，其工作内容大致应包括:不同的筛选环境项目及应 力水平对产品产生的效应分析，产品于筛选中可能产生的潜在疵病项目的定义， 筛选后的产品使用情形的分析，环境应力对硬品不同组合层次的影响分析，及整 个 ESS 成本效益分析模式的建立等。 4.5.2 制定 ESS 程序的重点
顾名思义，环境应力筛选乃利用外加的环境应力，使潜存于电子硬品中制 程中因较弱零组件与不良工艺等因素所造成之非设计瑕疵提早发生而暴露出来， 然后利用各种适切的检验或测试方法’将这些带有疵病的产品找出来予以剔除， 或采取改正行动加以检修，以便提高硬品之制造质量，维持设计时赋予之水平， 因此，通过筛选的交货产品都是其有优良质量与高可靠度者，可以放心地正常使 用。如此，对制造者而言可保持出厂产品质量稳定’对使用者而言则可降低失效 率减少维修成本，两者都有好处。
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4.5 建立有效率之 ESS 制度 基于现有电子产品的技术水准，无法避免零组件疵病与工艺不良等的存
在，目前已公认 ESS 为保证产品之质量与可靠度较为可行的技术，为发挥 ESS 应有的功能，必须针对产品的特性，并配合由零件(part/component)、模块(module)、 单机(unit)到系统(system or equipment)的制程与品管检试，建立一套具有完整作 业程序的环境应力筛选制度，作为执行筛选之依据。 4.5.1 ESS 制度的特质与工作内容 一套完整的环境应力筛选制度应包括下列几项特质: (l)有效率的筛选环境应力，能使产品中潜在的疵病很快的暴露出来。 (2)符合成本效益。 (3)适当的检验与功能测试。 (4)选用的环境应力不超过产品之设计强度，以致使正常的产品损耗太多的可用 寿命或遭受破坏。 (5)具有健全的失效处理与改正行动体系和完备的质量与可靠度信息系统。
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4.4.3 不同硬品组合层次之应用 主要是按试件之组合层次分类，包括零组件、模块及总成，分别说明如下:
(l)零件可靠度筛选 (a)电子零件筛选参考规范: .一般零件参考 MIL-STD-202 .半导体参考 MIL-STD-750 .微电路参考 MIL-STD-883 (b)常用的电子零组件筛选方法为: .稳定烘烤 .温度循环 .离心加速度 .密封测试 .烧入 .高、低温测试 (2)制程环境应力筛选 (a)常用的 PCB 与布线线带筛选方法为: .温度循环 (b)常用的摸组筛选方法为: .温度循环 .随机振动 (3)成品可靠度保证试验 常用的成品筛选方注为: .烧入 .温度循环 .随机振动
4.3 执行 ESS 之效益 经过 20 年的应用与演进，已经证实 ESS 的确对于提升产品的质量有很大
的效益，其效益可以归纳如下: (l)确认具有潜伏性疵病的零组件。 (2)发掘作业人员不纯熟或疏忽所造成的工艺不良。 (3)降低较高产品组合层次失效退修或报废的机率，减低时程延误、节省产品制 造和维修整体成本。 (4)提早汰除早夭期失效，亦即降低使用时的失效率，提高 MTBF 或可靠度，增 强使用者的信心。 (5)在研发阶段可协助早期发现设计间题，提高设计之可靠度，并可藉此缩短研 发时程。
第一类疵病在一般功能测试时，很快就可以发现而加以修正。第三类疵病须 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｅｋａｏｘｉｎｇ．ｃｏｍ／ｔｅｓｔ／ｌｉｆｅ＿ｓｃｒｅｅｎ／ 中国可靠性网有更多ＥＳＳ资料
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靠设计的改良，提高产品的设计能力，才能降低其发生的机率。第二类的疵病， 如果没有经过适当的 ESS 处理，则会在使用初期渐渐地出现，使产品发生失效。 由于这些疵病的存在，在生产厂内应采取适当的措施或处理，使这一类的疵病提 早暴露出来，配合功能测试发掘这些强度较弱的部份，并予以检修剔除或报废， 使出厂产品维持稳定的质量，使用时具有定型设计时所赋与的强度，亦即原始设 计入(design-in)的固有可靠度(inherent reliability)，如此既可降低维修成本，又可 避免因失效而导致的不必要损失，此即为 ESS 最主要的目的。
一般制造者关心的是在交货前后产品的可靠度，将图 1 浴缸曲线的早夭失效 期部份加以放大如图 3 所示，由图可知，在早夭失效期的产品疵病依据测试能 力可分为下列三类: (1)功能疵病(functional quality defects)
此类疵病是由于制程中材料或工艺 不良而产生、能够以一般简单的功能测试 发现的产品疵病。 (2)潜在疵病(latent quality defects)
除了上述一些实值而有形的效益之外，经过 ESS 的产品在顾客手中使用 时的失效率较低，可提高顾客对公司产品的信心，这是一种无形但却非常重要的 效益。 4.4 常用之 ESS 规格
环境应力筛选主要参考资料为美国环境科学学会(Institution Environmental Sciences, IES)所发行之指引(guidelines)，以及一些美军标准、规范。
综合上述的讨论，可以对 ESS 作一个较明确的定义如下: 「环境应力筛选是一种利用环境应力进行产品质量管理的程序(process)，其主要 作用为利用特定且低于产品设计强度的环境应力，使产品潜在的疵病提早暴露出 来而加以剔除，使出厂产品其有稳定的设计质量，避免在正常使用时因这类疵病 的存在而发生失效，减少维修成本及失效引致不必要的损失。
失效率浴缸曲线大致可分为
三个阶段:早夭失效期(infant 失
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mortality period)、偶发失效期 效
(random failure period)和磨耗 失效期(wear-out failure
率 函 数
period)。当产品刚制造完成
时，就好像婴儿容易生病一
样，失效率很高，因而称为
早夭失效期，在这个阶段中
产品的失效率随时间增加而
逐渐递减，称为递减失效率
λ(t)
早夭期
有用期(偶发失效期)
产品寿命期(时间 t) 图 1. 产品失效浴缸曲线
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磨耗期
(decreasing failure rate, DFR)。当失效率随 时间减低至某一程度后即不再有显著变 化，失效现象为偶然随机发生，因此称为 偶发失效期，其失效率几乎为一常数值， 称为常数失效率(constant failure rate, CFR)，这段时间属于产品设计约有用寿命 期间，因此又称为有用期(useful period)或 壮年期。过了偶发失效期，当时间接近产 品的寿命时，由于在这个阶段发生的失效 现象都是因为长期操作应力破坏累积所造 成的磨耗型失效，因此称为磨耗失效期， 在这个阶段产品的失效率急速随时间增 加，称为递增失效率(increasing failure rate, IER)。
此类疵病也是由于制程中材料或工 艺不良而产生，但必须藉由外加的应力， 才能加速使缺陷提早暴露出来的产品疵 病。 (3)可靠度疵病(reliability defects)
此类疵病是设计时所赋予的产品疵 病，在产品的生命周期(life cycle)中随机 发生，除非修改设计，否则无法以任何适 当的程序消除这种疵病。